美国研究人员已经开发出一种便携式传感器，该传感器可以检测到来自大脑和心脏的微小生物磁信号，而无需使用当前的脑磁图技术所需要的昂贵的磁屏蔽。这种低成本的装置足够小，可以放在背包中，即使在电力线和铁路附近也可以成功运行，并且可以在现场分类，脑机接口甚至精确的磁导航中找到应用。

磁描记法和脑电图（MEG和EEG）形式的磁力计可以提供对人脑和心脏功能的重要见识，其分辨率超过功能性MRI和正电子发射断层扫描（PET）等替代技术。但是，商用MEG系统操作成本高昂，而且占地面积巨大-同时需要大规模的磁屏蔽和低温冷却系统-这也限制了它们可用于研究的活动。

在他们的新研究中，但是，物理学家马克·利姆的Twinleaf和同事的普林斯顿大学都集中在光泵浦原子磁力计来测量生物磁场。它们使用激光使碱金属蒸气中的原子自旋相干，随后测量磁场的存在如何扰动原子，并在感兴趣的磁场周围进行大量磁化。

Limes解释说，使传感器能够在不受控制的环境中工作的关键部分在于这种自由进动测量。他说：“许多磁性传感器都是谐振系统，无论是全光学传感器还是需要某些磁场操纵（例如施加的射频）的谐振系统。” “在嘈杂的环境中，任何谐振系统都具有跟踪磁场的反馈回路，并且通常以显着的方式限制带宽。”

出现问题是因为只能很好地控制磁场反馈，这意味着理论上应该在地球大小的磁场中有效的技术实际上只能在高度受控的磁屏蔽环境中有效地工作。“我们不需要跟踪磁场或提供反馈，因为测量的关键在于被动地观察原子对总磁场的响应，” Limes解释说。

尽管如此，以前的原子磁力计也只能在屏蔽环境中有效运行。新设计的第二部分涉及将两个传感器耦合在一起以形成磁梯度仪。“您可以拥有一个非常好的磁力计，但是在大脑和心脏信号所处的频率范围内，磁力计将完全被来自电源线，变压器甚至本地火车轨道的环境磁噪声所淹没，” Limes告诉《物理世界》。他补充说，当前工作向医学成像等实际应用的“令人印象深刻的飞跃”来自使两个传感器协同工作，以便它们“拒绝用作背景噪声的遥远共模磁场源，同时保持对附近的生物磁源。”

在现场测试中，原型梯度仪设备能够响应随机的声音刺激，在测试对象的音频皮层中拾取大脑活动，尽管该实验是在非屏蔽的自然环境中进行的，无论是在主铁路线750 m内还是在仅有75 m的电力线。

“我们的传感器确实是史无前例的，它开辟了一些新的领域和应用，包括手持式或可穿戴式碱基传感器，” Limes总结道。

“测量源自人类心脏或大脑的生物磁信号是一项艰巨的任务，需要具有卓越灵敏度的磁传感器，” 阿德莱德大学的物理学家纳撒尼尔·威尔逊评论说，他没有参与本研究。他补充说：“这项工作有效地弥合了桌面实验与实际应用之间的鸿沟，并为在临床环境中用于诊断的成本低廉的便携式设备铺平了道路。”

加利福尼亚大学伯克利分校的物理学家德米特里·布德克（Dmitry Budker）补充说：“这是向前迈出的非常重要的一步，因为这使飞秒级的磁力计实用化。” 他也未参与本研究。“科学家现在可以将他们的重点从磁力计开发转向对实际应用的研究。”

随着他们的初步研究完成，研究人员现在正在寻求提高传感器的准确性和灵敏度-以便他们可以与现有的低温超导量子干扰设备（SQUID）MEG检测器竞争-之后，他们打算制造一种传感器阵列以证明系统可以执行MEG研究所需的源定位。